JP2002364803A - 低負荷運転による腐食を防止するボイラの多缶設置システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラ多缶設置システムにおいて、低負荷順
位となるボイラの缶水ｐＨ値が低下して適正範囲を外
れ、腐食が発生するということを防止する。 【解決手段】 複数台設置したボイラ１と、ボイラの燃
焼台数を制御する台数制御装置３を持ち、蒸気必要量分
のボイラを燃焼させることで蒸気供給量を調節している
ボイラの多缶設置システムであって、台数制御装置３
は、ボイラの負荷率を算出しておき、缶水ｐＨ値が低下
する負荷率であるボイラに対し、負荷率を高める制御を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低負荷運転を行うボイ
ラがあるボイラの多缶設置システムであって、低負荷運
転による腐食を防止するボイラ多缶設置システムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】大型のボイラに代えて貫流ボイラを複数
台設置し、負荷に応じてボイラの燃焼台数を調節するボ
イラの多缶設置システムが知られている。多缶設置シス
テムの場合、蒸気必要量に応じてボイラの燃焼台数を制
御するので、蒸気必要量が少ない場合であっても高い効
率を維持することができる。この場合、ボイラには稼働
優先順位を定めておき、稼働優先順位の高いボイラから
順に燃焼を行うようにしており、稼働優先順位は定期的
に変更することで燃焼時間の偏りをなくし、特定のボイ
ラが短期間で寿命を迎えることを防止している。

【０００３】鉄系材料を使用しているボイラでは、缶水
のｐＨ値を１１.０〜１１.８に保ったときに腐食が最も
少なくなるため、缶水のｐＨ値が該適正範囲となるよう
に制御している。給水のｐＨ値は前記値よりも低いが、
蒸気を発生することで缶水の濃縮が進み、濃縮によって
ｐＨ値を高めることができる。貫流ボイラは、下部から
給水を行って上部から蒸気を取り出しており、蒸気とと
もに取り出された缶水は、蒸気から分離してボイラ下部
へ還流させている。ボイラ下部では蒸発による濃縮は発
生しないが、蒸気とともに取り出され、蒸気から分離し
た缶水をボイラ下部に回すことで、下部でもｐＨ値を高
め、缶水のｐＨ値を適正範囲とすることで腐食の発生を
防止している。

【０００４】ところが、缶水の循環量はボイラの負荷率
によって異なり、負荷率によっては腐食が発生すること
がある。負荷率が高く燃焼量の多いボイラでは、缶水全
体の温度が高まり缶水の沸き上がりによって缶水の循環
が発生するため、ボイラ内下部のｐＨ値も適正範囲に保
つことができる。しかし、負荷率が低く燃焼量の少ない
ボイラであって、缶水全体の温度が高まるまでは加熱し
ていない場合には缶水の循環量が少なくなる。缶水全体
の温度が上昇しなくても、燃焼を行えば加熱部分の缶水
温度は上昇して蒸気が発生し、蒸気の発生があればボイ
ラ下部より給水を行うことになる。給水のｐＨ値は低い
ため、缶水の循環量が少ない状態で給水を行うと、ボイ
ラ下部のｐＨ値は低下し、ｐＨ値が適正範囲から外れる
と腐食しやすい状態となる。

【０００５】ボイラの多缶設置システムの場合、稼働優
先順位の高いボイラでは負荷率が高いため、ボイラ下部
における缶水のｐＨ値は上昇して安定するが、稼働優先
順位が下位であり、蒸気必要量に応じて短時間だけ燃焼
する低負荷順位のボイラでは、ボイラ下部における缶水
のｐＨ値は低下していく。図３は、ボイラＡ・ボイラＢ
・ボイラＣの３台のボイラを設置している場合の、燃焼
実施状況とボイラ下部における缶水ｐＨ値の変化状況を
示した説明図である。稼働優先順位のローテーションに
より第３位から第２位となったボイラＡは、短時間の燃
焼を細切れに行っている負荷率の低いものであるため、
缶水のｐＨ値は低下している。缶水のｐＨ値が低下し続
けていると、いずれは適正範囲の下限未満となって腐食
しやすい環境となり、その場合には腐食が進むことにな
る。多缶設置ボイラでは、負荷率の高いボイラと負荷率
の低いボイラが存在し、負荷率の低い低負荷順位となっ
たボイラで腐食が進むという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ボイラ多缶設置システムにおいて、低負荷
順位となるボイラの缶水ｐＨ値が低下して適正範囲を外
れ、腐食が発生するということを防止することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数台設置したボイラと、ボイラの燃焼台数を制御
する台数制御装置を持ち、蒸気必要量分のボイラを燃焼
させることで蒸気供給量を調節しているボイラの多缶設
置システムであって、台数制御装置は、ボイラの負荷率
を算出しておき、缶水ｐＨ値が低下する負荷率であるボ
イラに対し、負荷率を高める制御を行うことを特徴とす
る。請求項２に記載の発明は、前記のボイラの多缶設置
システムにおいて、台数制御装置は、ボイラの負荷率が
所定範囲内にある時間を計測しておき、該範囲内での時
間が所定時間以上となったボイラに対して、負荷率を高
める制御を行うことを特徴とする。

【０００８】負荷率の低いボイラは循環量が少ないため
に缶水ｐＨ値は低下するが、負荷率の高いボイラは循環
量が多いために、低下していた缶水ｐＨ値を上昇させる
ことができる。缶水ｐＨ値が低下する負荷率のボイラに
対して、負荷率を高める制御を行うことで、缶水ｐＨ値
が腐食しやすい値まで低下することを防止でき、ボイラ
の腐食を防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面を用いて
説明する。図１は本発明の一実施例におけるボイラ燃焼
状況とボイラ内下部缶水ｐＨ値の変化状況を示した説明
図、図２は本発明を実施するボイラの多缶設置システム
のフロー図である。本実施例ではボイラ１を３台設置し
ており、３台のボイラ１をそれぞれボイラＡ・ボイラＢ
・ボイラＣとする。各ボイラで発生させた蒸気を集合さ
せるスチームヘッダ４を設け、各ボイラと蒸気配管５で
接続する。ボイラ１で発生させた蒸気は、スチームヘッ
ダ４に集合させた後で蒸気使用箇所２へ送っており、蒸
気集合部に蒸気圧力を検出する圧力検出器６を設ける。
圧力検出器６に接続して台数制御装置３を設け、台数制
御装置３が各ボイラに燃焼の指示を行うことで各ボイラ
が燃焼する。

【００１０】各ボイラは上部管寄せと下部管寄せの間を
多数の水管で接続し、下部管寄せに給水配管、上部管寄
せに蒸気配管を接続しており、下部から給水を行って水
管部で加熱し、上部から蒸気を取り出す貫流ボイラであ
る。蒸気配管５の途中に気水分離器７を設け、蒸気とと
もに上部管寄せから取り出された缶水は、気水分離器７
で分離して下部管寄せへ還流し、ボイラからは蒸気のみ
を取り出すようにしておく。

【００１１】台数制御装置３にて行うボイラの台数制御
は、圧力検出器６で検出する蒸気圧力値と、台数制御装
置３に蒸気圧力値ごとに設定している燃焼状態に基づい
て行う。台数制御装置３は、圧力検出器６で検出した蒸
気圧力値が低い場合には稼働優先順位の順に多くのボイ
ラを燃焼させ、蒸気圧力値が高い場合には燃焼台数を少
なくすることで、蒸気供給量を制御する。台数制御装置
は各ボイラに対する稼働優先順位の設定も行う。３台の
ボイラを設置しているため、稼働優先順位は第１位から
第３位となり、稼働優先順位は定期的にローテーション
を行い、各ボイラの稼働優先順位を順番に変更すること
でボイラの燃焼時間に偏りが生じないようにする。また
台数制御装置は、定格燃焼量に対する実際燃焼量の割合
である負荷率を、個々のボイラごとに算出する。ボイラ
ごとに一定時間内での燃焼量を算出しておき、各ボイラ
における負荷率を一定時間ごとに算出する。

【００１２】ボイラの燃焼台数は、蒸気使用箇所２によ
る蒸気使用量から定まり、本実施例の場合は１台から２
台のボイラが燃焼する必要がある程度の蒸気使用量であ
ったとする。この場合、設置した３台のボイラの内、１
台のボイラは燃焼し続け、１台のボイラは必要に応じて
燃焼の発停を行い、１台のボイラは全く燃焼を行わない
ことになる。燃焼を行うボイラは稼働優先順位によって
定まるため、稼働優先順位が第１位となったボイラは常
時燃焼、第２位となったボイラは間欠燃焼、第３位とな
ったボイラは常時停止となる。図１の場合、稼働優先順
位は、ボイラＣが第１位、ボイラＢが第２位、ボイラＡ
が第３位であって、稼働優先順位を変更するローテーシ
ョン直前の状態から開始している。ローテーション前の
状態では、第１位であるボイラＣは連続燃焼を行ってお
り、負荷率が高いため、ボイラ内では十分な循環が発生
し、缶水のｐＨ値は安定している。第２位であるボイラ
Ｂは、短時間の燃焼を繰り返しており、負荷率が低いた
めに缶水のｐＨ値は低下傾向にある。第３位であるボイ
ラＣは、燃焼を行っていないために缶水のｐＨ値は変化
していない。

【００１３】この状態で稼働優先順位変更のローテーシ
ョンを行うと、それまでの稼働優先順位が第１位であっ
たボイラＣは第３位となって燃焼を停止、第２位であっ
たボイラＢは第１位となって連続燃焼、第３位であった
ボイラＡは第２位となって間欠燃焼を行う。ボイラＢの
場合、連続燃焼を行うことにより缶水全体の温度が上昇
していく。そのためにボイラＢでは、缶水の沸き上がり
により十分な循環量を確保することができ、低下してい
た缶水のｐＨ値は上昇して安定する。ボイラＡの場合、
間欠燃焼であるため、水管部分の缶水は加熱されて蒸気
を発生するが、缶水全体の温度が上昇して缶水が持ち上
がるほどにはならない。この場合、ボイラ下部缶水のｐ
Ｈ値は、濃縮水の循環による上昇よりも、低ｐＨの水を
供給することによる低下の方が大きいため、缶水のｐＨ
値は低下していく。

【００１４】台数制御装置３は、各ボイラの負荷率を算
出し、負荷率が所定の範囲内で所定時間以上となったボ
イラがあれば、該ボイラの稼働優先順位を一時的に上位
に変更することで該ボイラのｐＨ値を調整する。負荷率
の所定範囲とは、蒸気の発生はあるが缶水の循環は少な
いために下部缶水のｐＨ値が低下していくという負荷率
であり、例えば１０％〜３０％とする。実際の負荷率が
前記範囲よりも高ければ、缶水の循環量が多くなるため
に缶水のｐＨ値は安定し、逆に負荷率が低ければ蒸発量
が少なくなりｐＨ値の変化は少ないため、ｐＨ値を調整
するための制御を行う必要はない。また、負荷率が前記
の範囲内となっても、ｐＨ値の低下量がｐＨ値調整のた
めの対応が必要な量となるまでには時間がかかるため、
例えば負荷率が所定範囲内で３時間以上となった場合
に、該当ボイラの稼働優先順位を上位に変更するように
設定する。

【００１５】台数制御装置３は、ボイラごとに一定時間
内におけるボイラの負荷率を算出し、負荷率が１０％〜
３０％の範囲内にあった場合は、その時間を積算してい
く。台数制御装置３は、稼働優先順位が第２位であるボ
イラＡの負荷率が１０％〜３０％の範囲内にあり、該範
囲内となった積算時間が３時間以上となったことを検出
すると、ｐＨ値調整のために一時的に稼働優先順位の変
更を行う。台数制御装置３は、それまで第２位であった
ボイラＡを、稼働優先順位の最上位である第１位とし、
代わりにそれまで第１位であったボイラＢを第２位とす
る。負荷率が低いためにボイラ下部における缶水のｐＨ
値が低下傾向にあったボイラＡの稼働優先順位を、負荷
率の高い第１位に変更すると、ボイラＡは連続的に燃焼
することになるために、缶水の循環量を確保することが
でき、ボイラＡにおける缶水のｐＨ値は上昇する。

【００１６】ｐＨ値調整のための稼働優先順位変更を行
ってからの経過時間が、缶水のｐＨ値を回復させるため
に必要な時間として設定しておいた時間に達すると、台
数制御装置３は稼働優先順位を本来の状態に戻し、ボイ
ラＡを第２位、ボイラＢを第１位とする。台数制御装置
３はその後もボイラの負荷率を算出し、負荷率が１０％
〜３０％の範囲内での時間が３時間以上となるごとに、
缶水のｐＨ値を回復させるための一時的な稼働優先順位
変更を行う。またローテーションを行ってからの経過時
間がローテーション実施間隔分経過すると、全ボイラの
稼働優先順位を変更するローテーションを行う。

【００１７】負荷率が低いために缶水ｐＨ値が低下して
いても、該ボイラの負荷率を高めることでｐＨ値を回復
させることができ、ｐＨ値が適正範囲を外れるほど低下
する前に負荷率を高めてｐＨ値を高めることにより、低
負荷順位のボイラが缶水ｐＨ値の低下によって腐食する
ということを防止できる。

【００１８】なお、本実施例では低負荷率のボイラと高
負荷率のボイラで稼働優先順位を入れ替えることでｐＨ
値の調整を行っているが、低負荷率のボイラを稼働優先
順位の対象から外し、稼働優先順位とは関係なく強制的
に高負荷率で燃焼を行うようにしても同様の効果を得る
ことができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明を実施することで、負荷率の小さ
な低負荷順位のボイラが、缶水の循環量低下による缶水
ｐＨ値の低下によって腐食しやすい環境となることを防
止でき、腐食の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例におけるボイラ燃焼状況と
ボイラ内下部缶水ｐＨ値の変化状況を示した説明図

【図２】 本発明を実施するボイラの多缶設置システム
のフロー図

【図３】 従来例におけるボイラ燃焼状況とボイラ内下
部缶水ｐＨ値の変化状況を示した説明図

【符号の説明】

１ ボイラ ２ 蒸気使用箇所 ３ 台数制御装置 ４ スチームヘッダ ５ 蒸気配管 ６ 圧力検出器 ７ 気水分離器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数台設置したボイラと、ボイラの燃焼
   台数を制御する台数制御装置を持ち、蒸気必要量分のボ
   イラを燃焼させることで蒸気供給量を調節しているボイ
   ラの多缶設置システムであって、台数制御装置は、ボイ
   ラの負荷率を算出しておき、缶水ｐＨ値が低下する負荷
   率であるボイラに対し、負荷率を高める制御を行うこと
   を特徴とする低負荷運転による腐食を防止するボイラの
   多缶設置システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の低負荷運転による腐食
   を防止するボイラの多缶設置システムにおいて、台数制
   御装置は、ボイラの負荷率が所定範囲内にある時間を計
   測しておき、該範囲内での時間が所定時間以上となった
   ボイラに対して、負荷率を高める制御を行うことを特徴
   とする低負荷運転による腐食を防止するボイラの多缶設
   置システム。